BE1019751A3 - METHOD FOR STORING ELECTRIC ENERGY IN THE FORM OF POTENTIAL ENERGY. - Google Patents
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Description
PROCEDE POUR LE STOCKAGE D’ENERGIE ELECTRIQUE SOUS FORME D’ENERGIEMETHOD FOR STORING ELECTRIC ENERGY IN THE FORM OF ENERGY
POTENTIELLEPOTENTIAL
Domaine de l’invention L’invention se rapporte à un procédé pour le stockage d’énergie électrique sous forme d’énergie potentielle par immersion d’un ballon flexible rempli d’un fluide à une profondeur donnée d’un bassin d’eau, ladite énergie potentielle ainsi stockée pouvant être restituée sous forme d’énergie électrique par l’actionnement d’un générateur activé par la remontée dudit ballon.Field of the Invention The invention relates to a method for storing electrical energy in the form of potential energy by immersing a flexible flask filled with a fluid at a given depth of a water basin, said potential energy thus stored can be restored as electrical energy by the actuation of a generator activated by the ascent of said balloon.
Arrière-plan technologiqueTechnological background
La société d’aujourd’hui aurait beaucoup de mal à se passer d’énergie électrique. L’énergie électrique est produite par des procédés de combustion (gaz, charbon, pétrole, etc.), des procédés nucléaires (fission), par transformation de sources d’énergie naturelles (vent, hydraulique, solaire, géothermique, etc.). Il est souvent difficile de faire coïncider les cycles de production d’énergie électrique avec les cycles de demande d’utilisation de cette énergie. En particulier, le vent souffle quand il veut, le soleil ne brille que le jour, les lacs ne sont pas pleins toute l’année, et on n’arrête pas une centrale thermique ou nucléaire pendant la nuit ou les vacances, lorsque la demande est faible pour la remettre en marche le lendemain matin ou à la reprise lorsque la demande augmente.Today's society would find it very difficult to dispense with electrical energy. Electrical energy is produced by combustion processes (gas, coal, oil, etc.), nuclear processes (fission), by transformation of natural energy sources (wind, hydraulic, solar, geothermal, etc.). It is often difficult to match the cycles of electric power production with demand cycles for using this energy. In particular, the wind blows when it wants, the sun shines only during the day, the lakes are not full all year long, and we do not stop a thermal or nuclear power station during the night or holidays, when the demand is low to restart the next morning or resume when demand increases.
Malheureusement, il est difficile de stocker de l’énergie électrique telle quelle, les batteries présentant une solution notoirement peu efficace à ce problème. Des solutions ont alors été proposées pour stocker de l’énergie sous différentes formes qu’il est alors facilement possible de retransformer en énergie électrique ultérieurement, lorsque le besoin se fait sentir. En particulier, plusieurs solutions ont été proposées pour transformer de manière réversible de l’énergie électrique en énergie potentielle, permettant ainsi le stockage de l’énergie électrique.Unfortunately, it is difficult to store electrical energy as is, the batteries having a notoriously inefficient solution to this problem. Solutions have been proposed to store energy in different forms that it is then easily possible to retransform electrical energy later, when the need arises. In particular, several solutions have been proposed for reversibly transforming electrical energy into potential energy, thus allowing the storage of electrical energy.
Par exemple, il existe une solution consistant à pomper de l’eau pour remplir un réservoir situé à une certaine altitude, pour ensuite forcer la chute de cette eau à travers des turbines lorsque le besoin en électricité augmente. Etrangement, cette opération au bilan énergétique négatif puisque bien plus d’énergie est nécessaire à pomper de l’eau pour l’amener à une certaine altitude qu’il n’est possible de récupérer à travers l’actionnement de turbinesn (rappelons qu’il s’agit ici d’une solution de stockage et non de production d’énergie), le bilan économique peut être positif, si le pompage a lieu pendant la nuit, quand le prix du kWh est plus bas et que les turbines sont actionnées pendant la journée, lorsque le prix du kWh augmente.For example, there is a solution of pumping water to fill a reservoir at a certain altitude, and then force the water to fall through turbines when the need for electricity increases. Strangely, this operation with negative energy balance since much more energy is necessary to pump water to bring it to a certain altitude that can not be recovered through the operation of turbines (remember that this is a storage solution and not energy production), the economic balance can be positive, if the pumping takes place during the night, when the price of kWh is lower and the turbines are operated during the day, when the price per kWh increases.
Plusieurs solutions de stockage d’énergie électrique sous forme d’énergie potentielle se basent sur l’immersion d’un ballon rigide ou non sous l’eau, dont la remontée par flottaison permet la production d’énergie électrique par l’activation d’un générateur. En particulier, W02005/010352 décrit un corps flottant, ou ballon rigide incompressible. Bien que l’utilisation d’un ballon incompressible ait l’avantage de maintenir un volume d’eau déplacée indépendant de la profondeur dudit ballon, il a l’énorme inconvénient que l’épaisseur des parois de ce ballon doit augmenter fortement avec sa capacité ainsi qu’avec la profondeur à laquelle on désire le descendre, ce qui a un impact négatif sur le coût de l’équipement nécessaire à atteindre une certaine capacité de stockage.Several solutions for storing electrical energy in the form of potential energy are based on the immersion of a rigid balloon or not under water, whose rise by floating allows the production of electrical energy by the activation of a generator. In particular, WO2005 / 010352 describes a floating body, or incompressible rigid balloon. Although the use of an incompressible balloon has the advantage of maintaining a displaced volume of water independent of the depth of said balloon, it has the enormous disadvantage that the thickness of the walls of this balloon must increase sharply with its capacity. and the depth at which it is desired to descend, which has a negative impact on the cost of the equipment necessary to achieve a certain storage capacity.
Dans le même ordre d’idée, DE10 2006 059 233 décrit un procédé de stockage, notamment d’énergie éolienne, comprenant l’immersion d’un corps rigide de densité inférieur à celui de l’eau, qui est avantageusement constitué d’une multitude de petits conteneurs métalliques creux, rangés sur un plateau. Cela permet de résoudre avantageusement le problème de l’épaisseur des parois des conteneurs nécessaire à assurer la stabilité géométrique des conteneurs en fonction de la capacité de ceux-ci, puisque pour augmenter la capacité totale du système, il suffit de rajouter un nombre correspondant de conteneurs dont la capacité est elle constante. Ce système est illustré dans ce document comme étant monté sur le pylône d’une éolienne, ce qui limite la profondeur d’immersion maximale des conteneurs.In the same vein, DE10 2006 059 233 describes a method of storage, in particular of wind energy, comprising the immersion of a rigid body of density lower than that of water, which advantageously consists of a a multitude of small hollow metal containers, arranged on a tray. This makes it possible to advantageously solve the problem of the thickness of the walls of the containers necessary to ensure the geometric stability of the containers according to their capacity, since to increase the total capacity of the system, it suffices to add a corresponding number of containers whose capacity is constant. This system is illustrated in this document as being mounted on the pylon of a wind turbine, which limits the maximum depth of immersion of the containers.
GB2 213 535 décrit un procédé de stockage d’énergie utilisant un ballon flexible cette fois, qui est immergé jusqu’à une première profondeur donnée, où il est gonflé puis relâché afin qu’il active un générateur par sa montée par flottaison jusqu’à ce qu’il atteigne une deuxième profondeur où le ballon est dégonflé, ce qui permet de le faire descendre à nouveau jusqu’à sa première profondeur donnée et de générer ainsi du courant électrique par l’activation dans le sens inverse du générateur, et ainsi de suite. Ce procédé est toutefois limité en taille et profondeur maximale d’immersion, puisque le gonflage d’un ballon de grande capacité à des profondeurs importantes pose de sérieux problèmes techniques. En effet, les pertes de charge dans le tuyau ainsi que les pertes par dissipation de chaleur induites par la compression de l’air lors de chaque gonflage du ballon détériorent le rendement de l’installation.GB2 213 535 discloses a method of energy storage using a flexible balloon this time, which is immersed to a given first depth, where it is inflated and released to activate a generator by its floatation up to it reaches a second depth where the balloon is deflated, which allows it to go down again to its first given depth and thus generate electric current by the activation in the opposite direction of the generator, and so right now. However, this method is limited in size and maximum depth of immersion, since the inflating of a large capacity balloon at large depths poses serious technical problems. Indeed, the pressure losses in the pipe and the heat dissipation losses induced by the compression of the air during each inflation of the balloon deteriorate the efficiency of the installation.
Une solution alternative consisterait à descendre le ballon flexible déjà gonflé jusqu’à sa profondeur finale d’où on le libérerait lorsqu’un besoin en énergie électrique se ferait sentir afin que lors de sa remontée, il actionne un générateur. Cependant, si gonfler un ballon à la surface de l’eau résout le problème posé par la solution proposée dans CB2 21 3 535, cette alternative ne constitue pas un optimum en termes de capacité de stockage d’électricité électrique pour une profondeur, un volume de ballon et une puissance de générateur donnés.An alternative solution would be to lower the flexible balloon already inflated to its final depth from where it would be released when a need for electrical energy would be felt so that when it goes up, it actuates a generator. However, if inflating a balloon on the surface of the water solves the problem posed by the solution proposed in CB2 213 535, this alternative does not constitute an optimum in terms of electric power storage capacity for a depth, a volume balloon and a given generator power.
Il existe donc plusieurs solutions de stockage d’énergie sous forme d’énergie potentielle profitant de la poussée d’Archimède exercée sur un corps immergé, mais chacune de ces solutions a ses limitations. En particulier, concernant les ballons flexibles, il existe deux contraintes contradictoires qui sont la difficulté d’injecter un grand volume de gaz dans un ballon à de grandes profondeurs et l'important travail nécessaire à descendre un ballon gonflé depuis la surface de l’eau jusqu’à sa profondeur finale.There are therefore several energy storage solutions in the form of potential energy taking advantage of the Archimedes thrust exerted on a submerged body, but each of these solutions has its limitations. In particular, concerning flexible balloons, there are two contradictory constraints which are the difficulty of injecting a large volume of gas into a balloon at great depths and the important work necessary to lower an inflated balloon from the surface of the water. to its final depth.
La présente invention propose une solution à ces deux contraintes apparemment contradictoires et irréconciliables.The present invention proposes a solution to these two seemingly contradictory and irreconcilable constraints.
Résumé de l’inventionSummary of the invention
La présente invention est définie dans la revendication indépendante ci-jointe. Des variantes préférées sont définies dans les revendications dépendantes. En particulier, la présente invention concerne un procédé pour le stockage d’énergie électrique sous forme d’énergie potentielle comprenant les étapes suivantes : (a) Immerger au moins un ballon flexible non gonflé dans un bassin d’eau à une profondeur initiale, d,, à l’aide d’un câble tracté par un moteur électrique; (b) A la profondeur, d,, remplir le ballon d’une quantité donnée de fluide de densité inférieure à celle de l’eau du bassin ; (c) Descendre le ballon rempli dudit fluide jusqu’à une profondeur finale, df, en actionnant le moteur électrique, de préférence lors d’une période creuse en demande énergétique; (d) Maintenir le ballon rempli dudit fluide à la profondeur finale, df, afin de stocker le travail de descente du ballon sous forme d’énergie potentielle; (e) Lors d’un besoin en énergie électrique, lâcher le ballon et le laisser remonter par flottaison pas plus haut que la profondeur initiale, d·, actionnant ainsi un générateur capable de transformer l’énergie potentielle ainsi restituée en énergie électrique ; puis (f) Redescendre le ballon jusqu’à la profondeur finale, df, pour stocker une nouvelle quantité d’énergie potentielle; caractérisé en ce que le rapport entre les profondeurs finale et initiale, df / d, = e / K, où K est un facteur de correction compris entre 0,65 et 1,00, et e est le nombre de Neper (Napier’s number) = 2,71 83.The present invention is defined in the attached independent claim. Preferred variants are defined in the dependent claims. In particular, the present invention relates to a method for storing electrical energy in the form of potential energy comprising the steps of: (a) Immersing at least one non-inflated flexible balloon in a water basin to an initial depth, d ,, using a cable pulled by an electric motor; (b) At the depth, fill the flask with a given amount of fluid of a density lower than that of the pond water; (c) lowering the filled flask of said fluid to a final depth, df, by operating the electric motor, preferably during a hollow period in energy demand; (d) Maintaining the filled flask of said fluid at the final depth, df, to store the descent work of the balloon as potential energy; (e) When there is a need for electrical energy, release the balloon and let it float no higher than the initial depth, thereby operating a generator capable of transforming the potential energy thus returned into electrical energy; then (f) Lowering the balloon to the final depth, df, to store a new amount of potential energy; characterized in that the ratio between the final and initial depths, df / d, = e / K, where K is a correction factor of between 0.65 and 1.00, and e is the Neper number (Napier's number) = 2.71 83.
En particulier, il existe deux modes principaux de réalisation de la présente invention. Un premier mode où le moteur électrique est immergé, positionné sur le fond du bassin. Un deuxième mode où le moteur électrique est émergé avec le câble reliant le ballon au moteur par l’intermédiaire d’une poulie immergée, qui est positionnée sur le fond du bassin. Le premier mode est avantageux dans les cas où l’endroit choisi pour installer le ballon est éloigné d’une terre ou d’une plateforme, mais il a l’inconvénient que la manutention du moteur est peu commode, surtout si la profondeur du fond du bassin est importante. Le second mode a l’avantage de laisser un libre accès au moteur qui de plus n’est pas soumis aux conditions extrêmes d’immersion dans de l’eau salée dans le cas de la mer. Par contre, les lieux de grandes profondeurs situées près d’une côte sont plus limités.In particular, there are two main embodiments of the present invention. A first mode where the electric motor is immersed, positioned on the bottom of the basin. A second mode where the electric motor is emerged with the cable connecting the balloon to the engine via a submerged pulley, which is positioned on the bottom of the basin. The first mode is advantageous in cases where the location chosen to install the balloon is far from a land or a platform, but it has the disadvantage that the handling of the engine is inconvenient, especially if the depth of the bottom basin is important. The second mode has the advantage of leaving a free access to the engine which moreover is not subjected to the extreme conditions of immersion in salt water in the case of the sea. On the other hand, the places of great depths located near a coast are more limited.
Dans le cadre de la présente invention, un bassin d'eau est tout volume d'eau présentant une profondeur suffisamment importante, en particulier un lac, naturel ou artificiel, la mer, un fjord, etc. La profondeur initiale, d., selon la présente invention est de préférence de l’ordre de 75 à 600 m et la profondeur finale, df, de l’ordre de 200 à 1500 m; la profondeur zéro étant à la surface de l'eau. Le ballon est conçu pour contenir de préférence de 10 000 à 50 000 m3 d’un fluide tel que de l’air ou tout autre gaz. Il est de préférence, constitué principalement de matériaux élastomères et est avantageusement contenu dans une structure à mailles, telle qu’un filet métallique, reliée à une extrémité du câble.In the context of the present invention, a water basin is any volume of water having a sufficiently large depth, in particular a lake, natural or artificial, the sea, a fjord, etc. The initial depth, d, according to the present invention is preferably of the order of 75 to 600 m and the final depth, df, of the order of 200 to 1500 m; the zero depth being on the surface of the water. The balloon is designed to preferably contain from 10,000 to 50,000 m3 of a fluid such as air or any other gas. It is preferably composed mainly of elastomeric materials and is advantageously contained in a mesh structure, such as a metal net, connected to one end of the cable.
Brève description des figuresBrief description of the figures
Ces aspects ainsi que d’autres aspects de l’invention seront clarifiés dans la description détaillée de modes de réalisation particuliers de l’invention, référence étant faite aux figures, dans lesquelles :These aspects as well as other aspects of the invention will be clarified in the detailed description of particular embodiments of the invention, reference being made to the figures, in which:
Fig.l est une représentation schématique d’un premier mode de réalisation de la présente invention dans lequel le moteur est immergé.Fig. 1 is a schematic representation of a first embodiment of the present invention in which the motor is immersed.
Fig.2 : est une représentation schématique d’un deuxième mode de réalisation de la présente invention dans lequel le moteur est émergé.Fig.2: is a schematic representation of a second embodiment of the present invention in which the engine is emerged.
Description détaillée de modes de réalisation particuliersDetailed description of particular embodiments
Comme illustré aux Figures 1 et 2, le procédé de la présente invention nécessite l’utilisation d’un dispositif particulier comprenant notamment au moins un ballon (1) flexible et gonflable par injection par un tube (14) d’un fluide, par exemple un gaz comme de l’air, de l’azote, ou tout autre gaz de densité inférieure à celle de l’eau. Le ballon (1) est attaché à une extrémité d’un câble (3) relié à un moteur (2) qui peut agir comme générateur. Le moteur/générateur (2) est soit immergé, par exemple posé sur le fond (10) du bassin comme présenté sur la Figure 1, soit émergé comme illustré à la Figure 2. Dans ce dernier cas une poulie (5) de retour immergée permet au moteur (2) émergé de tracter le ballon verts le fond du bassin. L'axe du moteur/générateur (2) est relié à une bobine (4) qui permet d'enrouler/dérouler le câble (3) selon que le ballon (1) est tiré vers le bas sous l'action du moteur (2) ou remonte par flottation actionnant ainsi le générateur (2).As illustrated in Figures 1 and 2, the method of the present invention requires the use of a particular device comprising in particular at least one balloon (1) flexible and inflatable by a tube (14) of a fluid, for example a gas such as air, nitrogen, or any other gas with a density lower than that of water. The balloon (1) is attached to one end of a cable (3) connected to a motor (2) which can act as a generator. The engine / generator (2) is either immersed, for example placed on the bottom (10) of the basin as shown in Figure 1, or emerged as shown in Figure 2. In the latter case a pulley (5) back submerged allows the engine (2) emerged to tow the green balloon the bottom of the basin. The axis of the motor / generator (2) is connected to a coil (4) which allows winding / unrolling the cable (3) depending on whether the balloon (1) is pulled down under the action of the motor (2). ) or flotation back thus operating the generator (2).
Dans le procédé de la présente invention, le ballon (1) dégonflé est tout d'abord immergé jusqu'à une profondeur initiale, d,, où un volume, V,, d'un fluide de densité inférieure à celle de l'eau est injecté dans le ballon par l'intermédiaire du tube (14), qui peut être déconnecté une fois le ballon gonflé. Ensuite le moteur est actionné et le ballon gonflé est tiré vers le bas jusqu'à la profondeur finale, df. La profondeur finale, df, est préférablement, mais pas nécessairement, pratiquement au fond (10) du bassin d'eau afin de profiter du maximum de profondeur et ainsi accumuler le maximum d'énergie potentielle disponible dans le bassin d'eau utilisé. Dans certains cas, il peut cependant être préférable de ne pas descendre le ballon (1) jusqu'au fond d'un bassin d'eau particulier, par exemple si celui-ci est trop profond, ou s'il est soumis à des courants trop importants. Le ballon (1) est alors bloqué à sa profondeur finale, df, jusqu'à ce que de l'énergie électrique soit désirée, par exemple en cas de demande exceptionnelle suite à des conditions météorologiques et thermiques exceptionnelles, ou dans le cas d'une chute de vent dans un réseau alimenté principalement par des éoliennes. En relâchant le ballon (1) celui-ci va remonter par flottaison, tirant derrière lui le câble (3) qui actionne ainsi le générateur (2) qui peut alors alimenter un réseau électrique par des moyens bien connus de l'homme du métier et qui n'ont pas d'influence sur la présente invention. On ne permet pas au ballon (1) de remonter plus haut que sa profondeur initiale, d·, d'où il sera redescendu jusqu'à sa profondeur finale, df, par actionnement du moteur (2). Si la détermination de la profondeur finale, df, dépend du bassin d'eau particulier choisi et, comme on l'a vu plus haut, est préférablement situé proche du fond (10) dudit bassin, sauf cas particuliers, dont certains exemples ont été cités, la détermination de la profondeur initiale, d,, optimale est loin d'être évidente.In the process of the present invention, the deflated flask (1) is first immersed to an initial depth, d 1, where a volume, V 1, of a fluid of lower density than that of water is injected into the balloon via the tube (14), which can be disconnected once the balloon is inflated. Then the engine is actuated and the inflated balloon is pulled down to the final depth, df. The final depth, df, is preferably, but not necessarily, practically at the bottom (10) of the water basin in order to take advantage of the maximum depth and thus accumulate the maximum potential energy available in the water basin used. In some cases, however, it may be preferable not to lower the balloon (1) to the bottom of a particular water basin, for example if it is too deep, or if it is subject to currents. too important. The balloon (1) is then locked at its final depth, df, until electrical energy is desired, for example in case of exceptional demand due to exceptional weather and thermal conditions, or in the case of a windfall in a network fed mainly by wind turbines. By releasing the balloon (1), the latter will float upwards, pulling behind it the cable (3) which thus actuates the generator (2) which can then feed an electrical network by means well known to those skilled in the art and which have no influence on the present invention. The balloon (1) is not allowed to go higher than its initial depth, d ·, from where it will be lowered back to its final depth, df, by actuation of the engine (2). If the determination of the final depth, df, depends on the particular water basin chosen and, as we have seen above, is preferably located close to the bottom (10) of said basin, except in special cases, some examples of which have been cited, the determination of the initial depth, d ,, optimal is far from obvious.
Le procédé de la présente invention résout le problème du faible rendement lié à l’injection d’un gaz dans un ballon flexible situé à une profondeur, df, importante et celui de la maximisation de la capacité de stockage électrique liée à la descente d'un ballon gonflé d'un volume, V, de ce gaz à une grande profondeur, df. La présente invention est basée sur la détermination de la profondeur, d., optimale à laquelle le ballon peut être gonflé d’un volume, V,, de gaz qui permette de minimiser le travail de la descente du ballon gonflé jusqu’à la profondeur finale, df.The method of the present invention solves the problem of the low efficiency associated with the injection of a gas into a flexible balloon located at a depth, df, significant and that of maximizing the electrical storage capacity related to the descent of a balloon inflated with a volume, V, of this gas at a great depth, df. The present invention is based on the determination of the depth, d, optimal at which the balloon can be inflated by a volume, V ,, of gas which allows to minimize the work of the descent of the inflated balloon to the depth final, df.
La force, F, exercée par la poussée d’Archimède sur le ballon peut être approximée à F = p x V x g, où p est la densité de l’eau, V est le volume du ballon, et g = 9,81 m/s2 est l’accélération de la pesanteur (la densité du gaz présent dans lé ballon est négligée face à la densité de l’eau. On peut exprimer le volume de gaz dans le ballon par la loi des gaz parfaits, V = n x RxT / P, où R= 8,31 J mol-' K-' est la constante des gaz parfaits et où P est la pression qui est égale à: P=Pa + pxgxd, avec d, la profondeur et Pa, la pression atmosphérique qui peut être négligée par rapport à la pression hydrostatique. En introduisant le volume ainsi exprimé dans l’expression de la force, on obtient, F = nxRxT / d. Comme PxV= n x R x T est une constante pour les gaz parfaits, on peut exprimer la force comme F = P, x V, / d = p x g x dix V, / d. En intégrant cette expression de la force sur la profondeur, d, d’immersion entre d·, et df, on obtient le travail, W, nécessaire à tirer le ballon gonflé de la profondeur initiale, d,, à la profondeur finale, df : W = p x g x d, x V, (In df - In di) dont le minimum peut être déterminé en égalisant à zéro la dérivée par rapport à di, 6W / 6dj = 0 si et seulement si In d, = In df- 1, d’où on obtient la relation entre la profondeur initiale et profondeur finale requérant le minimum de travail pour descendre le ballon, df / d, = e, où e = 2,71 83 est le nombre de Neper.The force, F, exerted by the buoyancy on the balloon can be approximated to F = px V xg, where p is the density of the water, V is the volume of the balloon, and g = 9.81 m / s2 is the acceleration of gravity (the density of the gas present in the flask is neglected in relation to the density of the water.The volume of gas in the flask can be expressed by the ideal gas law, V = nx RxT / P, where R = 8.31 J mol- 'K-' is the constant of the perfect gases and where P is the pressure which is equal to: P = Pa + pxgxd, with d, the depth and Pa, the atmospheric pressure which can be neglected with respect to the hydrostatic pressure.In introducing the volume thus expressed in the expression of the force, we obtain, F = nxRxT / d As PxV = nx R x T is a constant for the perfect gases, we can express the force as F = P, x V, / d = pxgx ten V, / d By integrating this expression of the force on the depth, d, of immersion between d ·, and df, we obtain the work garlic, W, necessary to pull the balloon inflated from the initial depth, d ,, to the final depth, df: W = pxgxd, x V, (In df - In di) whose minimum can be determined by equalizing to zero the derivative with respect to di, 6W / 6dj = 0 if and only if In d, = In df-1, from which we obtain the relation between the initial depth and the final depth requiring the minimum of work to lower the balloon, df / 1 d = e, where e = 2.71 83 is the number of Neper.
ss
Un certain nombre d’hypothèses simplificatrices ont été faites pour arriver à cette élégante et simple relation. Par exemple, le poids du ballon (1) lui-même, du câble (3) et le cas échéant de la structure à mailles (6) contenant le ballon n’ont pas été pris en compte dans ce calcul. Il a donc été nécessaire d’introduire dans cette expression un facteur de correction, K, compris entre 0,65 et 1,00, la relation entre les profondeurs finales et initiales optimale est donc exprimée comme : df / d. = K e, avec K = 0,65 à 1,00. La valeur de K peut facilement être déterminée approximativement en comparant le poids de la structure elle-même avec les différentes forces et pressions mises en jeu dans les équations présentées ci-dessus. La valeur de K peut également être déterminée plus précisément par un calcul numérique par exemple basé sur une modélisation par éléments finis du système.A number of simplifying assumptions have been made to arrive at this elegant and simple relationship. For example, the weight of the balloon (1) itself, the cable (3) and possibly the mesh structure (6) containing the balloon were not taken into account in this calculation. It has therefore been necessary to introduce in this expression a correction factor, K, between 0.65 and 1.00, the relationship between the final and initial optimal depths is therefore expressed as: df / d. = K e, with K = 0.65 to 1.00. The value of K can easily be determined approximately by comparing the weight of the structure itself with the different forces and pressures involved in the equations presented above. The value of K can also be determined more precisely by a numerical calculation, for example based on a finite element modeling of the system.
Afin de répartir la force importante de flottaison sur l'ensemble de la surface du ballon ainsi que préserver la géométrie du ballon, celui-ci est avantageusement contenu dans une structure à mailles (6), de préférence un filet métallique. Une extrémité du câble (3) est de préférence fixé à cette structure. De plus, selon la taille du ballon (1), plusieurs câbles plus fins peuvent être préférables à un câble unique plus épais.In order to distribute the large buoyant force over the entire surface of the balloon and to preserve the geometry of the balloon, it is advantageously contained in a mesh structure (6), preferably a metal net. One end of the cable (3) is preferably attached to this structure. In addition, depending on the size of the balloon (1), several thinner cables may be preferable to a single, thicker cable.
Le moteur (2) tel que représenté à la Figure 1 ou la poulie (5) telle que représenté à la Figure 2 sont maintenus en position sur le fond (10) du bassin par l’intermédiaire d’une plaque ou dalle (11) en béton à laquelle le moteur (2) ou la poulie (5) sont fixés, ladite plaque (11) en béton étant posée sur le fond (10) du bassin, avantageusement par l’intermédiaire d’au moins un sac (12) de sable ou autre matériau granulé auquel la plaque (11) est fixée.The motor (2) as shown in Figure 1 or the pulley (5) as shown in Figure 2 are held in position on the bottom (10) of the basin via a plate or slab (11) in concrete to which the motor (2) or the pulley (5) are fixed, said concrete plate (11) being placed on the bottom (10) of the basin, advantageously via at least one bag (12) sand or other granulated material to which the plate (11) is attached.
Lie moteur/générateur (2) est avantageusement un moteur sans contact, de préférence du type donnant un couple élevé à faibles vitesses de rotation. En effet la remontée du ballon ne se fait généralement qu'à faibles vitesses, de l'ordre de 0,2 m/s et ce type de moteurs/générateurs est donc particulièrement bien adapté.The engine / generator (2) is advantageously a non-contact motor, preferably of the type giving a high torque at low speeds of rotation. In fact, the rise of the balloon is generally only at low speeds, of the order of 0.2 m / s and this type of engine / generator is therefore particularly well suited.
Selon la présente invention, un ou plusieurs ballons (1) peuvent être reliés à un moteur (2) et chaque ballon (1) peut être rempli d'un volume d'un gaz, Vj, de l'ordre de 10 000 à 50 000 m3, de préférence de 1 5 000 à 30 000 m3 à la profondeur, di, qui est de l’ordre de 75 à 600 m. Le ou les ballons sont alors descendus jusqu'à leur profondeur finale, df, de l’ordre de 200 à 1500 m. Le Tableau 1 donne des exemples de localisations possibles pour l'application de la présente invention.According to the present invention, one or more balloons (1) can be connected to a motor (2) and each balloon (1) can be filled with a volume of a gas, Vj, of the order of 10 000 to 50 000 m3, preferably from 1 000 to 30 000 m3 at the depth, di, which is of the order of 75 to 600 m. The balloon or balls are then lowered to their final depth, df, of the order of 200 to 1500 m. Table 1 gives examples of possible locations for the application of the present invention.
Tableau 1 ; exemples de régions où la présente invention peut être appliquée.Table 1; examples of regions where the present invention can be applied.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE2010/0466A BE1019751A3 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | METHOD FOR STORING ELECTRIC ENERGY IN THE FORM OF POTENTIAL ENERGY. |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BE201000466 | 2010-07-28 | ||
| BE2010/0466A BE1019751A3 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | METHOD FOR STORING ELECTRIC ENERGY IN THE FORM OF POTENTIAL ENERGY. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BE1019751A3 true BE1019751A3 (en) | 2012-12-04 |
Family
ID=43646202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BE2010/0466A BE1019751A3 (en) | 2010-07-28 | 2010-07-28 | METHOD FOR STORING ELECTRIC ENERGY IN THE FORM OF POTENTIAL ENERGY. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE1019751A3 (en) |
Citations (4)
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-
2010
- 2010-07-28 BE BE2010/0466A patent/BE1019751A3/en not_active IP Right Cessation
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